【无锡】阳离子UV树脂到底是个什么东西？

2019-04-23

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阳离子UV树脂到底是个什么东西？

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与丙烯酸类UV树脂相比，阳离子UV树脂的单体选择有些限制。大多数阳离子UV树脂配方是脂环族环氧基，因为与线性脂族（尽管植物油基环氧衍生物变得流行）或芳族环氧分子相比，这些分子上的环氧基团往往是最具反应性的。电子工业的一项优势是脂环族环氧树脂的优异电绝缘性能，使其成为glop top和密封剂应用的有力候选者。形成许多UV阳离子树脂基础的两个脂环族分子如下图1所示。

图1：两种常用的用于UV阳离子树脂的脂环族环氧树脂的分子结构。

以ECC为例，将ECC分子连接在一起的聚合过程产生了一个紧密的极性基团网络，因此产生极脆的聚合物产物。这个脆弱的网络如下图2所示[1]。

图2：光致酸催化ECC的均聚合

为了对抗这种脆性，许多UV阳离子树脂将使用多元醇作为反应性稀释剂和性能改性剂。多元醇充当单体材料，与环氧网络反应。与有限的脂环族环氧树脂选择相反，许多不同的多元醇可用于二官能二醇和三官能二醇，聚己内酯低聚物，甚至高级树枝状多元醇，以帮助调节最终使用性能。

在固化期间，UV阳离子树脂表现出通常被称为“深色固化”或“阴影固化”的独特现象。来自阳离子光引发剂的光生酸在溶液中具有极长的活性寿命，能够在数天的时间内引发聚合反应。而自由基具有以秒或几分之一秒测量的活跃生命。这种长期积极的生活意味着，一旦产生，这些活性位点会继续通过迁移和聚合单体，直到所有单体被消耗，而不持续暴露于紫外线辐射。虽然您可以在紫外光源下完全聚合阳离子树脂，但这种黑暗固化现象意味着您不必这样做。为了提高产量，您的工艺可以在紫外线照射下产生所有光酸并部分聚合，但可以将部件向下移动到生产过程中，并允许在以后进行完全固化。另外，光酸迁移效应允许完全固化复杂的几何形状，其可具有由直接UV暴露显示的部分部分。下面的图3充分展示了黑暗治愈的全部潜力（图片由Excelitas Technologies提供）。

图3：UV阳离子树脂的暗固化现象

阳离子聚合的另一个独特优点是，与必须解决存在的自由基聚合不同，氧的存在不会影响聚合过程。这种氧气抑制的缺乏允许生产工程师在环境条件下施加树脂和固化，特别是当生产应用需要薄的树脂厚度时，例如封装或粘合粘合剂应用。

大多数自由基丙烯酸UV树脂的潜在缺点是聚合期间的收缩，其有可能在涂层和最终部件内赋予固化应力。当丙烯酸单体聚合并彼此附着时，相邻单体之间的分子间距离略微下降。我们可以观察到宏观尺度下分子间距离的下降随着密度的增加或物理测量固化前后的收缩率。虽然阳离子单体在聚合期间彼此连接并且还减少相邻单体之间的空间，但连接过程需要环状环氧基团打开“延长”分子的长度。

在多数情况下，没有树脂系统在所有环境中都能完美地工作，阳离子UV树脂也不例外：水分有可能阻碍而不是抑制阳离子聚合。在控制环境湿度的受控制造环境中，水分的影响不会带来任何重大挑战。只有那些环境湿度明显季节性变化的环境才需要解决水分的影响。如果相对湿度保持在70-80％以下，解决阳离子树脂的水分并不太难，生产工程师和人员只需要勤勉地监测环境条件。如上所述，水分用于减缓聚合，而不是抑制聚合，因此可以以几种方式解决。可以通过增加固化时间来解释反应减慢，但这种方法在制造环境中通常是不可取的（尽管它可以用于质量控制实验室）。在使用干燥空气毯或加热元件固化之前和期间的点处进行局部环境调节可以从树脂中吸收水分。